Исследователи Центра компетенций НТИ на базе Института проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН, Черноголовка) совместно с коллегами из Московского государственного университета имени Ломоносова создали композитный материал на основе кремния и графена, который позволит увеличить емкость аккумуляторов для городского транспорта на 20%. Об этом в понедельник ТАСС сообщил руководитель центра Юрий Добровольский.
Городские электробусы работают на литий-ионных аккумуляторах, которые необходимо подзаряжать примерно раз в шесть часов. Авторы исследования нашли способ повысить емкость батарей за счет использования анодов (отрицательных электродов аккумулятора) нового поколения. В отличие от классической литий-ионной батареи, где в роли анода выступает графит, авторы исследования включили в композитный материал сочетание кремния и графена – доступных материалов, практически не удорожающих производство аккумуляторов, но при этом способных повысить емкость аккумулятора на 20%, что позволит заряжать электробусы всего раз в сутки.
“Кремний обладает в 10 раз большей емкостью, чем графит, но есть у него и свойства, которые дестабилизируют материал – к примеру, он при использовании расширяется и сжимается, в результате чего структура электрода разрушается и аккумулятор выходит из строя. Мы использовали наноразмерный кремний – частицы менее 50 нанометров, изменение объемов которых при работе аккумулятора не приводит к механическим повреждениям материала. А за счет добавления в анодный материал углеродных нанотрубок мы избегаем процессов деградации и повышаем удельную мощность ячейки и электропроводность”, – пояснил Добровольский.
Авторы исследования разработали уникальную технологию создания композиционного материала – в процессе производства частицы кремния оборачивают листами графена, что обеспечивает стабильность анода. При этом сам графен ученые получают не из газовой фазы, а из раствора, что сокращает затраты на производство анодов. После испытаний материала ученые пришли к выводу, что такой состав материала в сравнении с графитовыми анодами обладает в три раза большей энергоемкостью.
Реклама 00
“В настоящий момент мы завершаем лабораторные испытания материала и готовимся к тестированию полноразмерных образцов, которые будут тестироваться в составе аккумуляторов полной сборки. Этот этап работы мы планируем начать в сентябре 2020 года. Если говорить об энергоемкости самих аккумуляторов, то наша разработка способна на 20% повысить этот показатель”, – сказал ТАСС аспирант Центра компетенций НТИ на базе ИПХФ РАН Андрей Корчум.